سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سری SECON 2000

شرکت دانش بنیان هورپندار به عنوان اولین طراح و سازنده سیستم تحریک استاتیک ژنراتور نیروگاه، آماده طراحی و تولید و ارائه خدمات مورد نیاز مشتریان خود در زمینه سیستم تحریک ژنراتور میباشد. سیستم تحریک سری SECON-2000 شامل سیستم های تحریک استاتیک تا قدرت جریان دهی 2000A بصورت تکی و یا با افزونه میباشد.

مشخصات کلی سیستم

  • کنترل­­ کننده دیجیتال مبتنی بر PLC
  • رگولاسیون ولتاژ با دقت ±0.5%
  • پاسخ عملکرد سریع
  • محدود کننده تحریک چندگانه جهت نگهداری ماشین در رنج عملکرد مجاز
  • پل یکسوساز شش تریستوری 12 پالس تمام موج
  • کنتاکتور ورودی و یا کلید Circuit Breaker (اختیاری به صورت موتوردار) در تغذیه ورودی
  • سیستم چندگانه تخلیه سریع انرژی سیم پیچ میدان (Crowbar & Field Discharge)
  • کلید قطع میدان DC (اختیاری)
  • مدار کنترل و راه­انداز Field Flashing با استفاده از تکنولوژی IGBT
  • سیستم تهیه هوای داخل تابلو با توان بالا
  • صفحه نمایش LCD با صفحه لمسی جهت نمایش مقادیر و کنترل به صورت محلی و یا از راه دور
  • ارتباط دیجیتال با امکانات مدرن
  • ظرفیت تحمل اضافه بار برای مدت کوتاه
  • حفاظت اضافه ولتاژ میدان
  • پایداری مطمئن در عملکرد با شبکه و یا دیگر ماشین­ها
  • تولید پالس­های تریگر تریستور حتی در شرایط خطاهائی که این امکان برایشان وجود دارد
  • تأمین جریان تحریک تا 2000A
  • امکان ایجاد Redundancy برای بخش کنترل و پل تریستوری
  • سازگار با بیشتر سیستم­های کنترل نیروگاه
  • امکان تشخیص و رویت خطا از راه دور

مشخصه ها و کارائی SECON-Digital ( کنترل کننده پیشرفته سیستم تحریک SECON-2000 )

رگولاسیون ولتاژ (Voltage Regulation)

SECON-Digital ولتاژ RMS ژنراتور را از بی­باری تا بار کامل با دقت ±0.5% رگوله می­کند، پردازش سیگنال دیجیتال و الگوریتم­های رگولاسیون کارآمد نتیجه تجربه و تخصص شرکت هورپندار در طراحی و پیاده سازی سیستم های کنترل می­ باشد که با بهره­ گیری از سخت افزارهای پیشرفته شرکت اشنایدر فرانسه سیستمی مطمئن و پایدار را فراهم آورده است.

 

خروجی (Out put)

SECON-Digital یک سیگنال خروجی آنالوگ ایزوله شده 4-20mA یا 0-10Vdc برای مدار کنترل زاویه آتش بخش قدرت تأمین می­کند. جریان DC ساخته شده توسط بخش قدرت، جریان میدان ژنراتور و یا تحریک را تأمین می­کند. SECON-Digital واقعاً هر پل یکسوساز دیگری را نیز که بتواند با این سیگنال آنالوگ کنترل شود را می­تواند پشتیبانی نماید که این مزیت، می­تواند این سیستم را برای بسیاری از موتور و یا ژنراتورهای سنکرون که دارای کنترل کننده ­های از کار افتاده باشند کارآمد نماید.

 

پایداری (Stability)

SECON-Digital یک کنترل کننده پایدار PID (Proportional, Integral, Derivative) را بکار گرفته است. SECON-Digital دارای تنظیم (PID) برنامه ریزی شده اولیه پایدار می­باشد. بنابراین یک تنظیم استاندارد پایدار برای اغلب ماشین­ها در نظر گرفته شده است. علاوه بر این در SECON-Digital این امکان وجود دارد که با گروهی از تنظیمات دیگر برحسب هر ژنراتور پارامترها را جهت بهینه کردن عملکرد سیستم تنظیم دقیق­تر نمائیم. نرم افزار تنظیمات شامل یک برنامه انتخاب PID می­باشد که در انتخاب صحیح PID کمک می­کند.

 

SECON-Digital همچنین از حدهای حداقل و حداکثر تحریک، کنترلرهای VAR/PF و محدود کننده جریان استاتور برای بهینه کردن پایداری و عملکرد در شرایط گذرا پارامترهای اضافه پایداری در نظر گرفته شده است.

 

تنظیمات PID settings) PID)

SECON-Digital برای بهینه شدن پایداری سیستم برای ماشین­ های مختلف این امکان را فراهم آورده است که پارامترهای PID مجدداً تنظیم دقیق شوند. نرم افزار در این بخش هوشمند بوده و از ورود اعداد خارج از محدوده مجاز جلوگیری می­کند.

 

محدود کننده زیر فرکانس و یا نسبت ولت به هرتز (Under frequency limiter or V/Hz Ratio limiter)

SECON-Digital دو انتخاب محدود کننده زیر فرکانس و یا محدود کننده نسبت V/Hz را در اختیار مشتری قرار می­­دهد. این محدودیت از شار اضافه ژنراتور جلوگیری می­کند.

 

راه اندازی نرم ولتاژ سازی (Soft-Start Voltage build-up)

SECON-Digital دارای یک راه ­انداز نرم ولتاژ می­باشد که توسط استفاده کننده، پارامترهای آن قابل تنظیم است. این راه انداز نرم، نرخ مجاز افزایش ولتاژ ژنراتور را کنترل می­کند و از جهش اضافه (Over shoot) ولتاژ طی راه­ اندازی ژنراتور جلوگیری می­کند. راه­ اندازی نرم در هر دو مود AVR و FCR فعال می­باشد.

 

کنترل نقطه تنظیم (Set point Control)

SECON-Digital این امکان را فراهم میکند که نقطه کار، علاوه بر تابلوی محلی به صورت خارجی و از راه دور نیز تنظیم شود. نقطه تنظیم عملکرد مود کنترل می­تواند از کنتاکت­ های افزایش و کاهش (Raise/Lower) و یا سیگنال آنالوگ ورودی 4-20mA یا ±10Vdc انجام پذیرد. این تنظیمات همچنین از طریق پورتهای ارتباطی طبق پروتکل Modbus میسر است.

 

مود عملکرد رگولاسیون جریان میدان (Field Current Regulation operating Mode)

SECON-Digital یک کانال عملکرد دستی در اختیار قرار می­دهد که مود رگولاسیون جریان میدان (FCR) نامیده می­شود. در این مود SECON-Digital جریان خروجی پل قدرت را رگوله می­کند. این مود به ورودی اندازه­ گیری ولتاژ ژنراتور وابسته نبوده و بنابراین یک پشتیبان برای کنترل تحریک در زمان از دست دادن ورودی ولتاژ در اختیار قرار می­دهد. در مود FCR باید اپراتور براساس تغییرات بار، جریان تحریک را به صورت دستی برای رسیدن به ولتاژ نامی تنظیم کند.

 

مود عملکرد کنترل VAR و یا PF
(VAR/Power Factor Controller Operating Mode)

SECON-digital برای استفاده ژنراتور در زمان اتصال به شبکه سراسری، دارای دو مود کنترل اضافه نیز میباشد. در مود کنترل VAR، SECON-Digital می­تواند مقدار توان راکتیو خروجی ژنراتور را در مقدار تنظیم شده مورد نیاز اپراتور رگوله نماید و یا در مود PF می­تواند با کنترل مقدار توان راکتیو خروجی ژنراتور برحسب تغییرات توان اکتیو میزان ضریب قدرت را در حد مورد نیاز، رگوله نماید.

 

محدود کننده ­های فوق تحریک (Over-Excitation Limiters)

محدود کننده­های فوق تحریک، جریان خروجی میدان از رگولاتور ولتاژ یا تحریک استاتیک را نظارت دارد و جریان میدان را محدود می­کند تا از افزایش حرارت میدان جلوگیری شود.

تابع محدود کننده فوق تحری (OEL (Over-Excitation Limiter شامل یک خصوصیت کاهش دما جهت جلوگیری از صدمه به روتور به علت اعمال نیروهای اضافه پی در پی می­باشد.

OEL در تمام مودها به جز مود FCR فعال می­باشد. در مود FCR عملکرد این محدود کننده انتخابی است.

  SECON-digital دو نوع محدود کننده فوق تحریک جهت انتخاب در اختیار قرار می­دهد. روشهای نقطه مجموع (Summing point) و اعمال کنترل (takeout).

 

محدود کننده فوق تحریک روش نقطه مجموع (Summing Point Type OEL)

در این روش سه سطح جریان OEL زیاد – متوسط – کم برای عملکرد On-line تعریف می­گردد ژنراتور می­تواند به طور پیوسته در سطح جریان کم OEL  و برای زمان­های برنامه ریزی شده در سطح­های متوسط OEL و زیاد OEL عمل کند. دو سطح جریان OEL زیاد و کم برای عملکرد off-line (باز بودن کلید اصلی) تعریف می­گردد. ژنراتور می­تواند به صورت پیوسته در سطح جریان کم OEL و برای زمان برنامه ریزی شده در سطح جریان زیاد OEL عمل کند.

 

محدود کننده فوق تحریک روش اعمال کنترل (Take Over Type OEL)

محدود کننده فوق تحریک روش Take Over یک سطح جریان میدانی را تعیین می­کند که محدوده آن در یک مشخصات زمانی معکوس واقع می­شود. دو تنظیم سطوح جریان و مؤلفه ­­های زمانی برای روش Take Over تعریف می­شوند.

ممکن است منحنی­ های مجزا برای عملکرد On-line و Off-line انتخاب شوند. اگر سیستم وارد شرایط فوق تحریک شود با تبعیت از یک منحنی انتخاب شده، جریان تحریک محدود می­­شود. انتخاب سطوح و منحنی­های On-line و Off-line به وسیله یک OEL انتخابی به دست می­آید.

 

محدود کننده حداقل تحریک (Minimum Excitation on Limiter)

محدود کننده حداقل تحریک از کاهش جریان میدان ژنراتور زیر سطح عملکرد مطمئن جلوگیری می­کند. این محدودیت از لغزش احتمالی قطب ها و صدمه دیدن به ماشین جلوگیری می­کند. این عمل همچنین مقدار توان راکتیو جذب شده به وسیله ماشین را که براساس تنظیمات تعریف شده اپراتور می­باشد را محدود می­کند. یک منحنی محدود کننده حداقل تحریک (UEL) مبتنی بر یک سطح توان راکتیو مجاز در توان اکتیو صفر می­تواند برای این منظور استفاده شود.

عملکرد محدود کننده UEL در مود FCR انتخابی می­باشد.

 

محدود کننده جریان استاتور (Stator Current Limiter)

محدود کننده جریان استاتور (SCL) جریان استاتور را اندازه­گیری می­کند و از افزایش دمای استاتور جلوگیری می­کند. محدود کننده SCL در تمام مودها به جز مود عملکرد FCR عمل می­نماید.

در مود FCR کنترلر شرایط اضافه جریان استاتور را اعلام می­کند اما محدود کننده در آن غیرفعال است. دو سطح جریان SCL در نظر گرفته شده است: زیاد و کم. ژنراتور می­تواند در سطح جریان SCL به طور پیوسته ولی در سطح جریان زیاد SCL تنها به مدت زمان برنامه ریزی شده کار کند.

 

دنبال­گر خودکار بین مودهای مختلف عملکرد (Auto tracking between operating modes)

SECON-Digital یک دستگاه هوشمند می­باشد که می­تواند به طور خودکار نقطه تنظیم را با تغییر در مودهای کنترلی تغییر دهد. این عمل به اپراتور اجازه می­دهد بدون ایجاد ضربه (Bump Less) مود کنترلی را در حین کار تغییر دهد به طوریکه اختلالی در سیستم قدرت ایجاد نگردد.

جایگزینی کنترل­ کننده­های قدیمی با سیستم مدرن دیجیتالی تحریک استاتیکSECON-2000  با طراحی طبق سفارش مشتری

تعدادی از نیروگاه­های کشور دارای تجهیزات از رده خارج، با هزینه تعمیراتی بالا و عدم امکان تهیه قطعه یدکی هستند. کلیدهای قطع DC، رئوستاهای موتوردار، تحریک­های گردنده معیوب، کموتاتورهای آسیب دیده، فرسودگی و خستگی قطعات مختلف در رگولاتورهای ولتاژ، تنها بخشی از مشکلات نیروگاه­های قدیمی کشور می­باشند که نتیجه آن افزایش هزینه­های سربار و افزایش زمانهای توقف ژنراتور می­باشد.

تعویض تحریک­های گردنده کمپوند و یا کنترل­های SCT/PPT با یک سیستم تحریک بروز سری SECON-2000 یک راه­حل مناسب برای رفع این مشکلات می­باشد.

تحریک استاتیک دیجیتال SECON-2000 با طراحی انعطاف پذیر امکان بروزآوری سیستمهای قدیمی نیروگاه­های کشور را با توجیه اقتصادی براحتی فراهم آورده است و می­توان برای اغلب نیروگاه­های کوچک و بزرگ کشور مورد استفاده قرار گیرد.

دلایل معمول که تعویض سیستم های تحریک قدیمی را توجیه می کند عبارتند از:

  • سیم پیچ سیستم تحریک گردنده اتصال کوتاه و یا دارای تخلیه جزئی شده است.
  • جهت افزایش رنج ژنراتور نیاز به افزایش جریان تحریک داشته باشید.
  • افزایش تعمیرات و خرابی، قابلیت اطمینان سیستم را کاهش داده است.
  • گرد کربن ناشی از جاروبک کموتاتور باعث کاهش ایزولاسیون و افزایش دما می­شود.
  • به علت گرد کربن در کموتاتور مشکلاتی از قبیل Spark و یا کاهش عایقی ایجاد شده است.
  • کموتاتور ژنراتور شما سائیدگی پیدا نموده و احتیاج به تعویض دارد.
  • جاروبک کموتاتورها مرتباً نیاز به تعمیر پیدا کرده و تعمیر اساسی آنها نیز مشکل است.
  • تأمین قطعات یدکی، برای تجهیزات فرسوده الکترومکانیکی موجود، امکان پذیر نمی­باشد.
  • کلید قطع میدان DC باعث مشکل در بهره برداری شده و جایگزینی آن بسیار هزینه بر و وقت گیر است.
  • شما برای راه اندازی اتوماتیک و یا سنکرونایزینگ خودکار نیاز به یک سیستم تحریک اتوماتیک شده در بخش کنترل خود دارید.
  • شما به یک سیستم با جبران کننده سریع ولتاژ نیاز دارید تا با رله­های جدید هماهنگ باشد و از تریپ­های ناخواسته جلوگیری کند.
  • شما می­خواهید راندمان عملکردتان را افزایش دهید و به وسیله کاهش مصرف تحریک خروجی واحد افزایش یابد.
  • شما به تعداد کافی نیروی تعمیرکار برای تعمیر قطعات الکترومکانیکی و گردنده ندارید.
  • شما به قابلیت ضبط اطلاعات نیاز دارید و این قابلیت در سیستمهای تحریک دیجیتال وجود دارد.

اجزاء سیستم تحریک استاتیک دیجیتال سری SECON-2000

اصول پایه یک رگولاتور تحریک استاتیک، اندازه گیری پیوسته ولتاژ و جریان و مقایسه با نقاط تنظیم و اعمال ولتاژ جدید مناسب به تحریک است. وقتی که سیستم تحریک کاهش ولتاژ ژنراتور را حس می­کند جریان میدان را افزایش و وقتی که یک افزایش ولتاژ ژنراتور را حس کند جریان تحریک را کاهش می­دهد. در این حالت تحریک استاتیک DC مستقیماً از طریق Slip Ring به میدان اعمال می­شود.

یک سیستم تحریک استاتیک با طراحی عادی ممکن است چندین بخش مختلف داشته باشد ولی به هر حال شش جزء پایه همیشه در هسته اصلی این سیستم وجود دارد.

اجزای اصلی عبارتند از:

  • کنترل­کننده دیجیتال (Digital AVR)
  • الکترونیک قدرت Thyristor Bridge))
  • تجهیزات اندازه گیری Measuring Instrument))
  • یونیت تأمین پالس آتش SCR Firing Unit))
  • نمایشگرها و کلیدها (Touch Screen HMI and Switches)
  • تغذیه اصلی Shunt Transformer or PMG))

 

در طراحی سفارشی سیستم تحریک قابلیت­ها و امکانات مختلفی برای کاربرد شما قابل انتخاب هستند. امکانات پیشنهادی شامل موارد زیر می­باشد:

  • سیستم پشتیبان در بخش الکترونیک قدرت Redundancy of the Power Electronics))
  • سیستم پشتیبان در بخش کنترل الکترونیک Redundancy of the Control Electronics))
  • چندین ارتباط دیجیتال با پروتکل­های مختلف
  • رله­ های دیجیتال حفاظت ژنراتور
  • کنترل از راه دور و یکپارچه کردن با سیستم کنترل DCS و پنل کنترل توربین
  • سیستم Field Flashing
  • سیستم Fast De-excitation
  • سنکرونایزر اتوماتیک
  • هماهنگ کردن با فضا و تابلوهای موجود

SECON-Digital کنترل کننده دیجیتال خودکار رگولاتور ولتاژ تحریک استاتیک (Digital AVR)

قلب سیستم تحریک SECON-2000 بخش کنترل­ کننده دیجیتال آن می­باشد. این بخش توسط یک کنترلر برنامه پذیر (PLC) از سری Premium شرکت اشنایدر انتخاب شده است. این PLC که از نوع صنعتی می­باشد مقادیر پارامترهای مختلف را که توسط تجهیزات اندازه گیری قرائت شده و در رنج استاندارد ولتاژ و یا جریان قرار گرفته است را توسط کارتهای آنالوگ ورودی خود و سیگنالهای وضعیت و خطای سیستم را توسط  کارتهای دیجیتال ورودی خود، دریافت و پس از تحلیل و پردازش در بخش پردازشگر قوی خود، فرمانهای دیجیتال را از طریق کارت دیجیتال خروجی و میزان ولتاژ لازم برای پل یکسوساز را به صورت مقادیر آنالوگ از طریق کارت خروجی آنالوگ اعمال می­کند.

کنترل­کننده دیجیتال ضمن تأمین سیگنال آنالوگ بخش پالس آتش و کنترل ولتاژ DC خروجی یکسوساز پل تریستوری به طور پیوسته جهت کنترل، اعمال محدودیت­ها و عملکرد ماشین سنکرون در محدوده قابل تحملش بر سیستم نظارت کامل دارد.

نظارت Real Time برای تست و آنالایز، نمایش نموداری پارامترها، نمایش وضعیت ورودی و خروجی­های دیجیتال نیز قابلیتهای دیگر این بخش است که توسط نرم افزار تهیه شده برای PC قابل دسترسی می­باشد.

مشخصات این بخش به شرح زیر است:

  • طراحی بر پایه PLC
  • دارای چهار مود کنترل با قابلیت تغییر مود کاری بدون ایجاد ضربه
    • Automatic Voltage Regulation (AVR)
    • Field Current Regulation (FCR)
    • Power Factor Regulation (PFR)
    • Var control
  • 0.5% دقت رگولاسیون ولتاژ
  • دو خروجی آنالوگ برنامه پذیر برای نمایشگر آنالوگ
  • انجام تنظیمات توسط نرم افزار کامپیوتر و یا HMI
  • PID کنترلر
  • جبران ساز افت ولتاژ خط
  • راه انداز نرم ولتاژ ساخته شده اولیه
  • کنترل از راه دور نقاط تنظیم به صورت انعطاف پذیر
  • توابع محدود کننده پیاده سازی شده
    • محدود کننده فوق تحریک
    • محدود کننده زیر تحریک
    • محدود کننده نسبت Volts/HZ و یا محدود کننده کاهش فرکانس
    • محدود کننده جریان استاتور
  • کنتاکت ورودی
  • ولتاژ و یا جریان آنالوگ نسبی
  • ارتباط دیجیتال
  • توابع حفاظتی پیاده سازی شده
    • اضافه ولتاژ میدان
    • اضافه جریان میدان
    • اضافه / کاهش ولتاژ ژنراتور
    • قطع اندازه گیری ولتاژ
    • قطع میدان
    • افزایش دمای میدان
    • انحراف نسبت Volts/HZ
    • کاهش فرکانس
  • 6 کنتاکت ورودی – قابل برنامه ریزی توسط اپراتور
  • 4 کنتاکت خروجی – قابل برنامه ریزی توسط اپراتور
  • نمایشگر عقربه­ای مستقل ولتاژ و جریان تحریک
  • پورت ارتباطی RS-485 و Ethernet

دیتالاگر جهت ثبت خطاها و وقایع ایجاد شده

الکترونیک قدرت- مبدل AC به DC
(Thyristor Bridge)

مبدل قدرت استفاده شده از نوع تریستوری پل یکسوساز سه فاز می­باشد. پیکربندی انتخابی از نوع پل یکسوساز نیمه موج سه تریستوری و یا پل یکسوساز تمام موج شش تریستور می­باشد.

پل یکسوساز شش تریستوری می­تواند برای اعمال ولتاژ مثبت و منفی به میدان ژنراتور برای دو طرفه ولتاژ به میدان به کار رود.

هر دو نوع پل سه تریستوری و شش تریستوری شامل هیت سینک و فن خنک کننده و قطعات نیمه هادی قدرت می­باشند.

فیوزهای فوق سریع در هر شاخه، نمایشگرهای سوختن فیوز، شبکه RC برای فیلتر کردن اسپاک شینه­های هدایت جریان، ترموسوئیچ­های حفاظتی، ترمومتر دمای هیت سینک تریستورها و ترانسهای ایزوله کننده پالسهای آتش همگی اجزایی هستند که به صورت یک مجموعه، بخش پل یکسوکننده قدرت را ساخته­اند.

تجهیزات اندازه گیری (Measurement Instrument)

جهت کنترل و نظارت دقیق بر عملکرد سیستم نیاز به اطلاع از وضعیت لحظه به لحظه سیستم میباشد. یک سری از متغیرهای خروجی ژنراتور و سیم پیچ تحریک باید اندازه گیری شود و یک سری دیگر نیز با استفاده از متغیرهای اندازه گیری شده محاسبه می شوند.

جریان تحریک، ولتاژ تحریک، ولتاژ خروجی ژنراتور، جریان ژنراتور، ولتاژ شبکه، ضریب توان ژنراتور، توان راکتیو ژنراتور توان اکتیو ژنراتور، توان ظاهری ژنراتور، فرکانس خروجی ژنراتور، ولتاژ باتری، دمای تریستورها از پارامترهائی هستند که مستقیماً اندازه­گیری میشوند و میزان شار درون ژنراتور و دمای سیم پیچ تحریک از دیگر اطلاعات مورد نیاز میباشند که بصورت محاسباتی بدست آیند.

یونیت آتش تریستور ( SCR Firing Unit)

این بخش وظیفه تولید پالس­های آتش تریستورهای پل یکسوساز را بر عهده دارد. این برد برای پل­های یکسوساز شش تریستوری با جریان گیت تریستور بالا طراحی شده است. میزان زاویه آتش مورد نیاز توسط سیگنال آنالوگ استاندارد 4-20mA و یا 0-10Vdc به ورودی این یونیت اعمال شده و براساس سطح سیگنال آنالوگ و نمونه برداری سه فاز انجام شده از خطوط ولتاژ اصلی پالس­ها در زاویه­های مورد نظر به شش تریستورپل تریستوری اعمال می­گردد. پالس­های اعمالی در این سیستم از نوع 12 پالس جهت افزایش اطمینان از پیوستگی عملکرد تریستورها می­باشد.

در تریستور این سیستم خط بار مورد نظر برای روشن کردن تریستور 20V/20Ohm می باشد. یعنی در حالت بی باری ولتاژ 20 ولت و در حالت اتصال کوتاه جریان 1 آمپر بدهد. برای آنکه di/dt مربوط به تریستور کمتر از مقدار مجاز باشد، خط بار درایور گیت تریستور باید زیر این خط بار باشد. شکل جریان دهی درایور گیت تریستور در ادامه آمده است.

نمایشگرها و کلیدها (Human Machine Interface)

سیستم تحریک SECON-2000 برای کنترل محلی و از راه دور طراحی شده است که شامل اجزاء زیر می­باشد:

  • کلیدها و سوئیچ­ها (Push Buttons and Switches)
  • کلیدهای فشاری Lamp test, Reset, Acknowledge مربوط به اعلام­گر آلارم
  • سوئیچها: Auto/Manual Mode
  • AVR Raise/lower (with Centre Position)
  • صفحه نمایش لمسی Touch Screen

به طور اختیاری سیستم می­تواند دارای صفحه نمایش لمسی باشد. در این حالت توسط این صفحه نمایش که می­تواند به صورت محلی و یا راه دور انتخاب شده باشد علاوه بر مقادیر لحظه­ای پارامترهای الکتریکی، وضعیت خطاهای سیستم نیز قابل مشاهده می­باشد.

  • اعلام گر آلارم (Alarm Annunciator)

توسط یک اعلام گر 20 پنجره می­توان خطاهای ایجاد شده در سیستم و وضعیت برخی از تجهیزات را از قبیل کلیدCircuit break را مشاهده نمود.

این اعلام گر آلارم مستقیماً از طریق SECON–Digital کنترل می­گردد.

ترانسفورماتور تغذیه SHUNT Excitation – Power Potential Transformer

معمولاً برای تأمین تغذیه سیستم تحریک از یک ترانسفورماتور قدرت بزرگ که با خروجی ژنراتور موازی است استفاده می­گردد. این ترانسفورماتور برحسب ولتاژ ترمینال ژنراتور و سازگار با احتیاجات میدان ژنراتور طراحی می­گردد. ترانسفورماتور بار کامل تحریک ژنراتور را تأمین می­کند و یک مقدار حاشیه امنیت برای اضافه بارهای احتمالی در آن در نظر گرفته می­شود. توان (KVA) و ولتاژ ثانویه ترانس به ماکزیمم مقدار توان قابل تحویل به میدان تحت شرایط بار کامل خواهد بود.

یک ترانس تغذیه قدرت می­تواند توسط منابع AC دیگر بین فرکانس (50-400Hz) نظیر PMG و یا سیم پیچی­های کمکی جایگزین شود و این در صورتی است که توان مورد نیاز را بتوانند تأمین کنند. ترانسفورماتور قدرت در نظر گرفته شده برای سیستم تحریک SECON-2000 از نوع Cast resin with Aluminum Foil می­باشد که می­توان طبق سفارش مشتری از نوع هوا خنک خشک و یا روغنی نیز انتخاب گردد.

ترانس PPT می­تواند با حفاظ ایمنی ارائه گردد که در این صورت حفاظ از نوع فلزی با توری مشبک و سقف یک پارچه با دربهای بازشو و درجه حفاظت IP21 خواهد بود. رنگ بدنه از نوع زرد کاترپیلاری با پوشش ضد زنگ اولیه در نظر گرفته شده است که طبق سفارش مشتری نیز قابل تغییر است. ترانس PPT به صورت استاندارد دارای حفاظت اضافه دما می­باشد و به صورت سفارش می­تواند شامل فیوزهای HV/LV و ترانسهای اندازه گیری جریان باشد.

فلاشینگ میدان (Field Flashing)

اساساً در زمان شروع تغذیه تحریک (Shunt, PMG or Aux winding) ممکن است یک مدار ایجاد کننده ولتاژ اولیه نیاز باشد. مخصوصاً در زمانی که تغذیه تحریک توسط ترانس PPT متصل به خروجی سیم پیچ استاتور ژنراتور تأمین می­گردد  (Shunt Connected). در این حالت ولتاژ اولیه که از پس ماند میدان روتور ایجاد می­شود نمی­تواند به اندازه کافی بالا باشد که سیستم را راه اندازی کند.

این منبع خارجی می­تواند از یک ولتاژ AC (یک ترانس خارجی کمکی) و یا یک ولتاژ DC (از تغذیه باطری خانه) تأمین گردد. وقتی که Field Flashing لازم می­شود ما احتیاج به یک مدار Field Flashing و یک مدار اعمال به مدار میدان خواهیم داشت. اعمال این جریان اولیه به تریستورها اجازه خواهد داد تا هدایت کنند و توان سیستم را بالا ببرند.

یک دیود سری شده با قطب مثبت باطری نیز از جریان معکوس اعمالی از طریق پل یکسوساز به باطری­ها جلوگیری می­کند. معمولاً ولتاژ باطری  125Vdc می­باشد ولی سیستم طراحی شده برای این بخش اجازه استفاده از باطری با ولتاژ 220Vdc را نیز فراهم می­کند.

تکنولوژی استفاده شده در این بخش سوئیچ­های قدرت از نوع  IGBT می­باشد که به صورت راه­اندازی نرم و به صورت کنترل جریان میدان، توان اولیه راه­اندازی را تأمین می­کند.

مدار تخلیه سریع انرژی میدان (Fast Discharge Circuit)

سیستم تحریک باید در مقابل خطاها و شرایط غیرعادی سیستم که به علت شرایط گذرا برای سیم پیچ ژنراتور به وجود می­آید مقاومت کند. این شرایط وقتی می­افتد که مدار اصلی اتصال کوتاه شده (Faults) و ژنراتور از مدار خارج و یا اینکه ژنراتور از سنکرون خارج می­شود و در این زمان تحریک ناخواسته برای تحویل چندین مگاوات توان به بخش قدرت وجود دارد. در این حالت انرژی­های اضافه سیستم باعث ایجاد ولتاژهای بالا در سیستم شده و باید این انرژی توسط مدارات مختلف تعبیه شده مهار گردد.

سیستمهای حفاظتی که برای این بخش تعبیه شده شامل موارد زیر می­باشد.

  • Metal Oxide Varistor
  • DC Field Breaker
  • Field Discharge
  • Free Wheel Diode
  • Crow Bar Circuit

حفاظت های سیستم

دو محافظتی که در حال حاضر باید در نظر گرفته شود، حفاظت در مقابل جریان زیاد و محافظت در مقابل ولتاژ زیاد است. همچنین باید مشخص شود که کدام یک از این حفاظتهای می توان به کنتاکتور DC خروجی Trip دهد. این Trip باعث می شود که Circuit Breaker اصلی ژنراتور نیز قطع شود. البته ممکن است که یک سری از این حفاظتها در سیستم قدیمی موجود باشد و در مدار باقی بماند.

 

  • حفاظت در مقابل جریان زیاد

با وجود یک Circuit Breaker در ورودی سه فاز پل یکسوساز، نیاز به رله حفاظت جریان بالا به صورت جداگانه نمی باشد.

 

  • حفاظت ترتیب فازی نادرست

ترتیب فازهای متصل شده به سیستم باید حتما ساعتگرد باشد.  بنابراین نیاز به این است که حتما در یک قسمت از سیستم مدار حفاظت در مقابل ترتیب فازی نادرست قرار داده شود.

 

  • حفاظت در مقابل مصرف توان راکتیو

ژنراتور تحت هیچ شرایطی نباید توان راکتیو مصرف کند. به حالتی که در آن ژنراتور توان راکتیو مصرف می کند، Under Excitation می گویند. تشخیص این مورد توسط SECON-Digital است و در صورت ایجاد چنین حالتی اگر قابل رفع است رفع شود و گرنه به کنتاکتور اصلی خروجی فرمان قطع صادر می شود.

 

  • حفاظت در مقابل V/F

این مقدار نمایانگر مقدار شار ژنراتور می باشد. در واقع مقدار V/F باید محدود شود. محدود کردن این مورد بر عهده SECON-Digital می باشد. در این مورد SECON-Digital مقدار جریان تحریک را باید به گونه ای تغییر دهد که این مقدار از مقدار مجاز خارج نشود.

 

  • محافظ حرارتی روتور

دمای سیم پیچ روتور با اندازه گیری مقدار اهم آن در هر لحظه توسط کنترل کننده مرکزی اندازه گیری می شود. در صورت خارج شدن از مقدار خاصی ابتدا آلارم صادر می شود و اگر از حد مجاز خارج شد فرمان قطع به کنتاکتور اصلی خروجی صادر می شود.

نحوه اندازه گیری دمای روتور در بخش مربوط به سیستمهای اندازه گیری آمده است.

 

  • حفاظت حرارتی تریستورها

دمای هیت سینک تریستورها توسط کنترل کننده مرکزی اندازه گیری می شود. در صورت بیشتر شدن از حد خاصی آلارم صادر می شود و در صورتی که از مقدار مجاز خارج شود فرمان قطع به کنتاکتور اصلی خروجی صادر می شود.

 

  • حفاظت اتصال کوتاه

در صورتی که خروجی پل یکسوساز اتصال کوتاه شود، باید در مقابل این مساله محافظت شود. اتصال کوتاه حالتی است که ولتاژ خروجی کم اما جریان خروجی زیاد است. این حفاظت توسط کنترل کننده مرکزی انجام می شود. هنگامی که ولتاژ از حدی پایین تر و جریان هم از حدی بالاتر برود، اتصال کوتاه در نظر گرفته می شود. به عبارتی می توان گفت که اگر نسبت ولتاژ به جریان (مقاومت خروجی) از حدی کمتر شود، اتصال کوتاه در نظر گرفته شود.

نرم افزارSECON-SOFT جهت تنظیمات و مانیتورینگ تحریک

برای انجام تنظیمات و همچنین مشاهده یک سری از مقادیر یک نرم افزار سطح بالا بر روی کامپیوتر طراحی و پیاده سازی شده است. این نرم افزار از طریق درگاه Ethernet به SECON-Digital متصل می شود. کلیه تنظیمات فقط و فقط از طریق کامپیوتر قابل انجام است. در این ارتباط کامپیوتر به عنوان Master و SECON-Digital به عنوان Slave انتخاب می شود. قابلیت هائی که این نرم­افزار در اختیار قرار میدهد به شرح زیر میباشد:

تنظیم پارامترهای مختلف سیستم

هنگامی که کاربر به صفحه مربوط به تنظیمات وارد می شود میتواند پارامترهای سیستم را تنظیم نماید. ورود به این صفحه نیازمند ورود رمز عبور با سطح دسترسی لازم میباشد. برخی از این پارامترها عبارتند از:

  • دما و زمان Warning سیم پیچ روتور
  • دما و زمان Shut down سیم پیچ روتور
  • دما و زمان Warning هیت سینک تریستورها
  • دما و زمان Shut down هیت سینک تریستورها
  • ضرایب کنترل کننده PID
  • حد بالا و زمان Warning برای ولتاژ باتری
  • حد پایین و زمان Warning برای ولتاژ باتری
  • زمان راه اندازی ژنراتور
  • تاخیرهای مورد نیاز در برنامه
  • حد بالای ولتاژ سیم پیچ تحریک
  • حد بالای جریان سیم پیچ تحریک
  • حد بالای توان راکتیو ژنراتور
  • حد بالای ضریب توان ژنراتور

مشاهده متغیرهای ورودی و محاسبه شده

مقدار ورودی آنالوگ همه ورودی­های سیستم توسط نرم­افزار سیستم قابل مشاهده میباشد. برخی از این ورودی ها عبارتند از:

  • جریان و ولتاژ تحریک
  • دمای سیم پیچ روتور
  • ولتاژ شبکه
  • واتاژ و جریان ژنراتور
  • ضریب توان، فرکانس و سرعت ژنراتور
  • توان اکتیو و راکتیو ژنراتور
  • توان ظاهری ژنراتور
  • دمای هیت سینک تریستورها (6 تریستور)
  • ولتاژ باتری (کنترل)
  • ساعت کارکرد دستگاه
  • تعداد دفعات قطع و وصل کنتاکتورها و کلیدهای اصلی

رسم نمودار از متغییر­های مختلف

جهت بررسی دقیق تر عملکرد سیستم میتوان تغییرات متغییر های سیستم را بصورت منحنی روی کامپیوتر مشاهده نمود. برخی از این پارامترها عبارتند از:

  • جریان تحریک
  • ولتاژ و جریان ژنراتور
  • ضریب توان ژنراتور
  • توان راکتیور ژنراتور
  • توان اکتیو ژنراتور
  • توان ظاهری ژنراتور

مشاهده وضعیت سیگنالهای دیجیتال

وضعیت کلیه سیگنالهای دیجیتال توسط نرم­افزار قابل مشاهده میباشد این سیگنالها عبارتند از:

  • باز یا بسته بودن کنتاکتور اصلی خروجی تحریک
  • باز یا بسته بودن کنتاکتور اصلی خروجی ژنراتور
  • SECON- Digitalدر حالت Run یا Stop
  • کلیه خروجی های دیجیتال از SECON- Digital
  • کلیه ورودی های دیجیتال از SECON- Digital
  • کلیه Warningها
  • کلیه Shutdownها